Solutions d'actionneurs pour chaque secteur : explication des actionneurs linéaires électriques

Un actionneur est un composant qui permet aux machines d'effectuer des mouvements physiques en convertissant l'énergie, souvent électrique, pneumatique ou hydraulique, en force mécanique. En termes simples, c'est le composant de toute machine qui permet le mouvement.

Parfois, pour répondre à la question de savoir à quoi sert un actionneur, on compare ce processus au fonctionnement du corps humain. À l'instar des muscles qui permettent de convertir l'énergie en un mouvement, comme celui des bras ou des jambes, les actionneurs fonctionnent dans une machine pour effectuer une action mécanique.

En termes simples, un actionneur est un dispositif qui convertit l'énergie, électrique, hydraulique ou pneumatique , en une puissance mécanique contrôlable. La quantité et la nature de l'énergie consommée dépendent du type d'énergie à convertir et de la fonction de l'actionneur. Les actionneurs électriques fonctionnent avec un courant ou une tension électrique ; pour les actionneurs hydrauliques, il s'agit d'un liquide incompressible, et pour les actionneurs pneumatiques, de l'air.

Voici les composants habituels qui font partie du fonctionnement d’un actionneur :

• Source d'énergie : Souvent présentes sous la forme de vannes proportionnelles hydrauliques et d'onduleurs électriques, elles fournissent l'énergie nécessaire à l'entraînement de l'actionneur. Dans le secteur industriel, ces sources sont souvent électriques ou hydrauliques et peuvent convertir leur source d'entrée en une valeur de sortie suivant les mesures définies par le contrôleur.
• Actionneur : Le dispositif réel qui convertit l’énergie fournie en force mécanique.
• Charge mécanique : L'énergie convertie par l'actionneur est généralement utilisée pour faire fonctionner un dispositif mécanique. La charge mécanique désigne le système mécanique entraîné par l'actionneur.
• Contrôleur : Un contrôleur garantit que le système fonctionne de manière transparente avec les quantités d'entrée appropriées et d'autres points de consigne décidés par un opérateur.

Types d'actionneurs linéaires

Selon le type de mouvement qu'ils effectuent et la source d'énergie utilisée pour leur fonctionnement, il existe différents types d'actionneurs. Voici une liste des différents types d'actionneurs linéaires :

Comme leur nom l'indique, les actionneurs linéaires électriques utilisent l'énergie électrique pour réaliser des mouvements rectilignes grâce à divers composants internes fonctionnant ensemble. Ils actionnent un arbre en mouvement de va-et-vient grâce à des signaux électriques. Ils fonctionnent avec un moteur qui génère un mouvement de rotation à grande vitesse et un réducteur qui ralentit son impact. Cela augmente le couple nécessaire à la rotation d'une vis mère, ce qui entraîne le mouvement linéaire d'un arbre ou d'un écrou d'entraînement.

Les moteurs à courant continu avec et sans balais sont couramment utilisés pour l'entraînement rotatif des actionneurs électriques. L'utilisation de différents engrenages permet également d'obtenir différentes vitesses ; des vitesses plus élevées entraînent une force moindre. Un interrupteur de fin de course, situé à l'extrémité supérieure et inférieure de l'arbre principal de l'actionneur, arrête la vis lorsqu'elle atteint la fin de sa course. Lorsque l'arbre atteint son extrémité, l'interrupteur coupe l'alimentation du moteur. Cependant, une diode câblée en parallèle à l'interrupteur permet au courant de circuler dans le sens inverse, ce qui permet d'inverser le sens de rotation si nécessaire.

La fonction d'un actionneur linéaire hydraulique est la même que celle d'un actionneur linéaire électrique : générer un mouvement mécanique rectiligne. La différence réside dans le fait que les actionneurs linéaires hydrauliques y parviennent grâce à une pression déséquilibrée appliquée par un fluide hydraulique sur un piston dans un cylindre creux, ce qui peut générer un couple suffisamment important pour déplacer un objet externe.

Le principal avantage d'un actionneur hydraulique linéaire réside dans le couple élevé qu'il peut générer. En effet, les liquides sont quasiment incompressibles. Les actionneurs hydrauliques à simple effet sont dotés de pistons qui ne peuvent se déplacer que dans un seul sens, et un ressort est nécessaire pour le mouvement inverse. Un actionneur hydraulique à double effet applique une pression aux deux extrémités pour permettre un mouvement similaire des deux côtés.

Les actionneurs pneumatiques sont souvent considérés comme les plus économiques et les plus simples de tous. Ils utilisent de l'air comprimé pour créer un mouvement, soit par l'extension et la rétraction d'un piston, soit, plus rarement, par l'intermédiaire d'un chariot roulant sur une allée ou un tube cylindrique. La rétraction du piston s'effectue soit par un ressort, soit par l'alimentation en fluide par l'autre extrémité.

Les actionneurs linéaires pneumatiques sont particulièrement adaptés pour atteindre une vitesse et un couple élevés dans un encombrement relativement réduit. Leur point fort réside dans leur mouvement rapide point à point, et ils sont peu endommagés par les arrêts brusques. Leur robustesse les rend particulièrement adaptés aux dispositifs nécessitant une protection antidéflagrante ou une résistance aux conditions difficiles, comme les températures élevées.

Un guide complet de A à Z sur la sélection, le test et la mise en œuvre du mouvement linéaire pour toute application. Rédigé par des ingénieurs, pour des ingénieurs.

Facilité d'utilisation

L'un des avantages des actionneurs linéaires électriques réside dans leur simplicité d'utilisation, car ils constituent une alternative pratique pour produire un mouvement linéaire. Les actionneurs électriques standard utilisent un moteur CC à balais et se déploient et se rétractent simplement à deux fils. Le raccordement d'un actionneur à un interrupteur à bascule ou à un boîtier de commande permet une installation propre et ordonnée, sans tubes, vannes ou flexibles, contrairement aux systèmes hydrauliques et pneumatiques.

Bien que les alternatives puissent avoir un coût initial inférieur pour produire un mouvement linéaire, les actionneurs linéaires électriques éliminent l'inconvénient de tout le travail supplémentaire requis pour les intégrer en tant que solutions rapides.

Faible entretien

Les actionneurs linéaires électriques sont autolubrifiés en interne pendant toute leur durée de vie et ne nécessitent aucun entretien lorsqu'ils sont utilisés dans les limites de leurs valeurs nominales. Cela permet de gagner du temps et de réduire les ressources tout au long de leur durée de vie. Des options avec protection contre l'eau et protection contre le brouillard salin sont également disponibles pour une meilleure résistance à la corrosion. Leur durée de vie est ainsi prolongée, ce qui réduit les remplacements fréquents.

Fonctionnement respectueux de l'environnement

Les alternatives comme l'hydraulique et la pneumatique nécessitent davantage de composants fonctionnels, comme des échangeurs de chaleur, des réservoirs de fluide, des régulateurs et des compresseurs. Les matériaux supplémentaires et la chaleur générée par ces composants ont un impact plus important sur l'environnement. Les actionneurs électriques constituent un moyen écologique de réaliser un mouvement linéaire sans risque de pollution des océans par des fuites de pétrole. Leur fonctionnement écologique peut également réduire le travail supplémentaire requis par certains constructeurs pour se conformer aux réglementations spécifiques en matière de santé et de sécurité.

Lors de l'achat d'un actionneur, il est essentiel de déterminer le modèle le mieux adapté à vos besoins, en fonction de sa conception et de ses caractéristiques nominales. Voici quelques points clés pour choisir l'actionneur le mieux adapté à vos besoins :

1. Exigences de charge : désigne la force requise par votre application. Cela influencera le choix du modèle d'actionneur.
2. Vitesse : Selon l'application, vous aurez besoin d'un actionneur linéaire rapide ou lent. Choisissez-le en fonction des besoins de votre application.
3. Longueur de course : indique la distance de déplacement de l'actionneur. Assurez-vous que la longueur de course corresponde aux exigences de votre projet.
4. Besoins en énergie électrique : Les besoins en tension et en courant de chaque modèle d'actionneur peuvent varier. Tenez compte des options de tension et d'alimentation disponibles pour votre actionneur.
5. Résistance environnementale : Tenez compte de votre application et de l’environnement pour déterminer si votre actionneur linéaire doit résister à un certain niveau de poussière, de pénétration de liquide et/ou de corrosion.
6. Retour d'information positionnel : déterminez si votre application nécessitera un certain niveau de mouvement de précision/capacités avancées ou si un contrôle manuel de base avant et arrière est approprié.
7. Compatibilité du système de contrôle : Choisissez des systèmes de contrôle compatibles avec les actionneurs électriques choisis. Si vous possédez déjà des systèmes de contrôle, assurez-vous que les actionneurs choisis sont compatibles.

Consultez notre chaîne YouTube pour découvrir notre gamme d'actionneurs. Nous proposons également un guide téléchargeable avec des questions pour aider les ingénieurs, les acheteurs et les responsables d'exploitation à choisir le modèle le plus adapté à leurs besoins.

Exigences de charge

Plusieurs facteurs entrent en jeu pour déterminer la force nominale adaptée aux exigences de charge d'une application. Parmi les variables, on peut citer la charge, l'angle d'application et les dimensions de la charge. Les exigences de charge se mesurent par la force nécessaire pour pousser et/ou tirer directement sur l'arbre d'un actionneur (exemples : lb, kg, Newton). Utilisez notre outil de calcul d'actionneur pour obtenir des estimations initiales et vous servir de point de référence pour les modèles d'actionneurs que vous pouvez envisager.

Indice de vitesse

Les vitesses de déplacement dépendent généralement des options de force nominale pour lesquelles l'actionneur a été configuré. Certains modèles proposent plusieurs options de force nominale, sélectionnables lors de la commande en ligne. Ces différentes options de force nominale ont leurs rapports de démultiplication internes ajustés à un certain couple, qui affecte également la vitesse de déplacement de l'actionneur. La vitesse d'un actionneur est mesurée par la distance parcourue sur une période donnée (exemple : pouce/seconde, mm/seconde).

Longueur de course

La longueur de trou à trou (H2H) d'un actionneur, mesurée du centre du trou de montage arrière au centre du trou de montage avant, est affectée par la longueur de course. En effet, une course plus longue nécessite un actionneur doté d'un corps plus long pour loger l'arbre fermé. La longueur de course se calcule en soustrayant la longueur H2H (fermée) de la longueur H2H (ouverte) de l'actionneur (exemple : pouces ou mm).

Besoins en énergie électrique

Une application peut être équipée d'une source d'alimentation électrique préexistante ou d'une alimentation nouvellement installée, avec des puissances nominales et des exigences spécifiques. Vérifiez la tension (VCC ou VCA) et le courant (Ampères ou A) de la ou des sources d'alimentation et du ou des actionneurs afin de vérifier qu'ils se situent dans une plage appropriée. En règle générale, l'alimentation doit avoir un courant nominal supérieur au courant maximal requis combiné de tous les appareils qui y sont connectés.

Actionneurs 12 V ou 24 V : lequel choisir ?

Résistance environnementale

Le système d'indice de protection (IP) utilise un système à deux chiffres pour définir l'indice de protection de tous les produits. Le premier chiffre représente la protection contre les solides, et le second contre les liquides. Le code IP a été conçu pour normaliser les indices de protection et limiter les erreurs d'interprétation et de représentation quant à la capacité de protection d'un produit. L'indice de protection contre le brouillard salin est essentiel pour la protection contre la corrosion pouvant survenir sur les routes, les plages, l'eau salée, etc.

Rétroaction positionnelle

Des dispositifs de rétroaction de position intégrés, tels que des codeurs, des capteurs à effet Hall, des potentiomètres, etc., servent à transmettre des signaux qui seront lus par un contrôleur afin de déterminer la position de la course de l'actionneur. Cela permet de gérer plusieurs actionneurs simultanément à la même vitesse et en mouvement synchrone, de mémoriser les préréglages et/ou d'afficher la position.

Compatibilité du système de contrôle

Vérifiez que votre actionneur dispose des protocoles de communication et du retour de position adaptés aux contrôleurs que vous envisagez. Par exemple, les servomoteurs micro-précis PA-12-T (TTL/PWM) et PA-12-R (RS-485) offrent un contrôle de position précis avec une précision de positionnement allant jusqu'à 100 μm et nécessitentdes protocoles de communication avancés pour de telles performances. Il est également important de vérifier la compatibilité du moteur de votre actionneur avec un système de contrôle. Les moteurs brushless fonctionnant en continu, comme ceux de nos actionneurs linéaires sur mesure PA-14, nécessitent des boîtiers de commande compatibles, comme le boîtier de commande LC-241 .

Pour voir lesquels de nos boîtiers de commande et actionneurs sont compatibles entre eux, consultez notre comparaison de boîtiers de commande et nos tableaux de compatibilité ci-dessous :

Fonctions programmables

Les boîtiers de commande tels que notre série FLTCON permettent de programmer des fonctions, des fonctions de sécurité et d'autres paramètres utilisateur, accessibles via la télécommande connectée. Lorsque plusieurs actionneurs à effet Hall sont connectés à un boîtier de commande FLTCON, celui-ci assure la synchronisation des moteurs afin qu'ils se déplacent ensemble à la même vitesse.

Commandes manuelles de base

Tenez compte des éventuelles contraintes budgétaires du projet et choisissez un système de contrôle offrant le meilleur rapport qualité-prix tout en répondant à vos exigences de performance. Par exemple, des projets intérieurs simples ne nécessitant pas une grande précision fonctionneraient sans problème en connectant un interrupteur à bascule basique sans protection élevée pour contrôler un micro ou mini-actionneur linéaire à 2 fils à un prix abordable.

Les actionneurs linéaires électriques sont disponibles dans une grande variété de modèles, chacun étant conçu pour répondre à des exigences de performance, des conditions environnementales et des contraintes d'espace spécifiques. Des micro-unités compactes adaptées aux espaces les plus restreints aux modèles industriels robustes capables de déplacer des milliers de kilos, chaque catégorie offre des atouts et des applications uniques.

Des facteurs tels que le format, la capacité de force, la course et l'environnement de fonctionnement jouent tous un rôle dans le choix de l'actionneur le mieux adapté à votre application. Comprendre les caractéristiques et les spécificités des différents types d'actionneurs (tubulaires, micro, industriels, mini, standard, à rail et télescopiques) peut vous aider à choisir la solution la plus adaptée à votre projet, qu'il s'agisse de robotique de précision, de machines de grande taille ou de systèmes d'automatisation sur mesure.

Pour comparer nos différents modèles d'actionneurs linéaires, nous disposons de notre outil de comparaison d'actionneurs et avons compilé un tableau de comparaison d'actionneurs de référence.

Micro-actionneurs

Les microactionneurs sont conçus pour les applications où l'espace est extrêmement limité. Leur format compact permet une intégration dans des systèmes compacts, mais au détriment de la force délivrée, généralement faible à moyenne. Certaines variantes de microactionneurs excellent dans le positionnement de haute précision plutôt que dans le levage de charges lourdes et sont souvent choisies pour leur légèreté et leur adaptabilité.

Mini actionneurs

Les mini-actionneurs comblent l'écart entre les micro-actionneurs et les actionneurs standard, offrant un équilibre parfait entre compacité et force modérée. Leur conception leur permet de s'adapter aux applications à espace d'installation limité tout en offrant des performances adaptées à divers besoins d'automatisation. Les mini-actionneurs offrent une grande flexibilité sans sacrifier la force ni la course, ce qui en fait une option polyvalente pour les conceptions moyennement sollicitées et compactes. Nous proposons également un quiz en ligne avec des questions pour vous guider dans votre choix parmi notre gamme de micro-actionneurs et de mini-actionneurs afin de trouver le modèle le plus adapté à vos besoins.

Actionneurs standard

Les actionneurs standards constituent la catégorie la plus courante et la plus polyvalente, conçue pour une utilisation générale dans un large éventail de secteurs. Disponibles en différentes longueurs de course et forces nominales, ils offrent une large compatibilité avec les systèmes de contrôle et une intégration aisée dans des configurations simples comme complexes grâce à des fonctions de rétroaction. Leur équilibre entre performances, disponibilité et prix abordable en fait le choix idéal pour les projets exigeant fiabilité sans contraintes spécifiques.

Actionneurs industriels

Les actionneurs industriels sont conçus pour les applications exigeantes, exigeant une force maximale et une résistance élevée aux intempéries. Ils sont fabriqués avec des matériaux robustes, des moteurs haute capacité et des systèmes d'engrenages robustes capables de produire des forces pouvant dépasser 1360 kg. Nombre d'entre eux offrent des options de montage personnalisables et sont conformes aux normes industrielles. Dans les environnements où la disponibilité et la capacité de charge sont essentielles, les actionneurs industriels offrent la durabilité et la fiabilité nécessaires aux conditions exigeantes en milieu hostile.

Actionneurs tubulaires

Les actionneurs tubulaires sont dotés d'un boîtier cylindrique qui leur confère une apparence élégante et discrète, les rendant à la fois fonctionnels et esthétiques. Leur conception fermée offre souvent des indices de protection plus élevés, tels que IP65 ou supérieur, offrant une résistance fiable à la poussière et à l'eau. Une conception tubulaire permet une largeur et une hauteur plus compactes, tout en offrant une longueur rétractée plus importante. Cela les rend particulièrement adaptés aux environnements extérieurs ou aux applications où l'actionneur est exposé aux intempéries, ainsi qu'aux installations avec un espace limité en largeur et en hauteur.

Actionneurs de voie

Les actionneurs à rail fonctionnent différemment des modèles traditionnels à tige, utilisant un chariot coulissant interne pour créer un mouvement dans un corps de longueur fixe. La longueur de leur corps ne variant pas avec la course, ils sont idéaux pour les situations où l'espace d'extension est limité. Cette conception améliore la stabilité, car le chariot mobile présente plusieurs points de contact avec une trajectoire prédéfinie plutôt qu'une suspension en l'air. L'architecture ouverte des actionneurs à rail étant plus sensible à la poussière et à l'eau que les modèles classiques étanches, ils sont mieux adaptés aux applications intérieures.

Actionneurs télescopiques

Les actionneurs télescopiques utilisent plusieurs étages d'arbres imbriqués qui s'étendent les uns dans les autres, à la manière des sections d'un télescope. Cela leur permet d'atteindre de grandes courses sans nécessiter une grande longueur de rétraction, ce qui les rend idéaux pour les applications soumises à de fortes contraintes d'espace de stockage. Similaires aux colonnes élévatrices , ils sont souvent plus complexes mécaniquement, mais offrent des capacités uniques que les actionneurs standard ne peuvent égaler. En combinant un stockage compact et de grandes capacités d'extension, les actionneurs télescopiques offrent une solution efficace pour atteindre des distances plus importantes dans les applications exiguës.

Le moyen le plus simple de vous assurer que vous disposez des supports de montage adaptés à votre actionneur linéaire est de vous les procurer auprès du fabricant d'origine et de vérifier leur compatibilité. Pour plus d'informations, consultez notre tableau de compatibilité des supports de montage et les descriptions de produits sous chacun de nos actionneurs. D'autres fabricants peuvent également proposer des sources similaires ; vous pouvez également contacter notre service client si nécessaire. Dans certains cas, les utilisateurs ayant des besoins spécifiques ou des applications spécifiques peuvent être amenés à personnaliser leurs propres supports en fonction des dimensions, du design et de la forme souhaités. Consultez nos plans 3D d'actionneurs pour plus de références.

Il est tout aussi important de choisir des supports de montage compatibles pour vos actionneurs linéaires que de choisir une méthode de montage adaptée à votre application. Vous trouverez ci-dessous deux méthodes courantes pour monter un actionneur linéaire électrique.

• Montage à double pivot
• Montage stationnaire

Montage à double pivot

Le montage à double pivot consiste à fixer un actionneur de chaque côté à l'aide d'un point de fixation pivotant librement, généralement constitué d'un axe de montage ou d'une chape. Ce montage permet à l'actionneur de pivoter d'un côté ou de l'autre lors de ses déploiements et rétractions, permettant ainsi d'obtenir un mouvement à trajectoire fixe avec deux points de pivotement libres.

Un exemple d'application de cette méthode est l'ouverture et la fermeture automatiques des portes d'un poulailler . Lorsque l'actionneur sort, les deux points fixes permettent à la porte de s'ouvrir. L'action de fermeture et d'ouverture de la porte entraîne des variations d'angle, mais le pivot offre un espace suffisant pour la rotation des deux points de fixation. Lors de l'utilisation de cette méthode, assurez-vous qu'il y a suffisamment d'espace pour que l'actionneur puisse sortir, sans aucun obstacle.

Montage stationnaire

Pour le montage fixe, l'arbre peut sortir et se rétracter du boîtier en ligne droite, tandis que le reste de l'actionneur est monté en position fixe. Un support de montage pour le boîtier de l'arbre peut être utilisé pour maintenir l'actionneur parfaitement aligné sur la surface de montage. Ce type de montage est couramment utilisé pour réaliser des actions telles que pousser et tirer un accessoire de face. Par exemple, ce type de montage est idéal pour verrouiller et déverrouiller un loquet de porte coulissante . Lors du choix de cette méthode, assurez-vous que le dispositif de montage peut supporter la charge appliquée par l'actionneur.

La polyvalence des actionneurs linéaires électriques, leur fonctionnement efficace, leur construction robuste, leurs options de personnalisation et leurs spécifications hautes performances ouvrent un monde de possibilités infinies. Voici quelques exemples d'applications et de secteurs d'activité :

• Domotique : Le confort et la sécurité accrus des serrures de sécurité , des pergolas à persiennes motorisées , des portes automatiques et des stores font des actionneurs des solutions populaires pour les maisons connectées. Les appareils électroménagers comme les téléviseurs peuvent être placés à hauteur optimale sans difficulté grâce à des élévateurs de téléviseurs équipés d'actionneurs électriques linéaires. Il existe également des élévateurs de table qui utilisent des actionneurs pour ajuster la hauteur aux besoins des utilisateurs.

Applications des actionneurs électriques en domotique :

• Projets personnalisés/DIY : Dans de nombreux cas, le prototypage d'un nouveau produit ou la création de versions à petite échelle est une étape cruciale pour identifier les défis potentiels à relever avant de finaliser le projet. Les parcs d'attractions et costumes d'Halloween personnalisés utilisent des animatroniques, des robots de cinéma et des accessoires à effets spéciaux qui captivent le public grâce à des mouvements réalistes.
  
• Secteur médical : Dans le domaine médical, le contrôle précis des micro-actionneurs est essentiel pour les équipements destinés à la gestion des flux de fluides, à la commande de robots chirurgicaux ou au positionnement d'équipements médicaux. Les lits réglables, les fauteuils, les équipements de rééducation et d'imagerie peuvent intégrer des mini-actionneurs pour un mouvement silencieux et fluide en milieu hospitalier .
  
• Secteur automobile : Les applications automobiles se déclinent dans une variété de cas d'utilisation et nécessitent des solutions innovantes avec des actionneurs linéaires sur mesure, adaptés à la demande croissante. Ces applications peuvent inclure l'ouverture de compartiments de rangement , le levage de camping-cars , l'inclinaison des rétroviseurs, le réglage des vitres et des sièges, ainsi que l'automatisation des conversions de toit.
• Applications marines : étanche et résistant à l'eau Les options de conception, combinées à des performances polyvalentes, rendent les actionneurs linéaires électriques populaires dans les applications marines et les applications OEM. Pour les tours de wakeboard, les compartiments intérieurs et les commandes de marche arrière , les actionneurs offrent flexibilité et propreté, conformes aux réglementations marines et environnementales.
  
• Industrie manufacturière : Les usines les utilisent pour la manutention, notamment pour les équipements de coupe à mouvement vertical et les vannes qui contrôlent le flux des matières premières. Les robots et les bras robotisés, tant dans l'industrie manufacturière qu'en dehors, utilisent également des systèmes d'actionneurs linéaires pour réaliser des mouvements en ligne droite.
• Énergies renouvelables : Les systèmes de suivi solaire sont essentiels aux installations solaires modernes. Ils sont conçus pour optimiser l'alignement des panneaux solaires avec le soleil afin de maximiser la captation d'énergie. Les actionneurs linéaires électriques améliorent considérablement la fonctionnalité de ces systèmes en offrant un contrôle précis, une automatisation avancée et des fonctions de sécurité robustes.

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